生物酶驱动微纳米马达是一类利用生物酶与对应底物之间的催化反应将化学能转化为动能的微纳米器件。由于其尺寸小、能自主运动,因此有望在生物传感、主动给药及微创手术等生物医药领域带来颠覆性变革。已有的生物酶驱动微纳米马达中,葡萄糖氧化酶和脲酶驱动的微纳米马达具有良好的生物相容性,但是它们主要依赖自泳驱动机理,受溶液中的电解质影响较大。相比于自泳驱动,气泡驱动的微纳米马达具有更强的驱动力,受电解质影响较小,能在体液中实现高效驱动。由于尿素与脲酶之间的催化速率较高,且反应产物中包含气体分子,因此脲酶与尿素之间的催化反应是一种通过构筑气泡驱动机理提高酶驱动马达驱动力较为理想的反应体系。此外,罐状结构的微纳米粒子具有限制性的中空内腔,有利于气泡的形成。因此,本论文将脲酶与罐状粒子结合,制备生物相容性好、驱动力强的脲酶驱动罐状马达。本论文的研究内容主要包括以下两个部分:第一,以聚苯乙烯（PS）微球单层结构为模板,结合磁控溅射技术、溶胶凝胶法和化学刻蚀法制备了Au/SiO₂/mSiO₂双面神罐状微米颗粒。通过对制备过程的分析,阐明了双面神罐状微米颗粒的形成机理:由于TEOS的水解产物Si（OH）₄与SiO₂表面和PS表面之间的接触角不同,在SiO₂表面生长的介孔二氧化硅（mSiO₂）层厚而致密,而在PS表面生长的mSiO₂层薄且粗糙,导致它们在机械振荡过程中容易碎裂从而形成双面神罐状微米颗粒。探究了Au层厚度、TEOS添加量和振荡时间对双面神罐状微米颗粒结构和形貌的影响规律。双面神罐状微米颗粒的强度随Au层和mSiO₂层厚度的增加而增强。调节振荡时间可以调控Au/SiO₂/mSiO₂双面神罐状微米颗粒的开口尺寸,随着振荡时间从6 h增加到24h,其开口尺寸从0.41μm增加到2.06μm。当金层厚度为12.5 nm、TEOS添加量为10μL、振荡时间为12 h时制备的双面神罐状微米颗粒形貌较好。本工作制备的Au/SiO₂/mSiO₂双面神罐状微米颗粒具有限制性的中空内腔,且可以通过金巯键（Au-S）在其内表面修饰各种生物化学试剂,在微纳米马达和生物医药领域具有广泛的应用前景。第二,在上述工作的基础上,利用戊二醛偶联技术将脲酶与Au/SiO₂/mSiO₂双面神罐状颗粒在微纳米尺度上复合,制备得到脲酶驱动罐状马达。研究了脲酶驱动罐状马达在不同燃料浓度下的运动行为,当尿素浓度从0.2 mM增加到1.25mM时,马达朝向开口方向运动,其平均运动速度先从1.77μm/s增加到10.78μm/s,再减小到5.58μm/s;当尿素浓度大于1.25 mM时,马达背向开口方向运动,其平均运动速度增加到约18.5μm/s。根据理论模拟结果和示踪粒子实验,阐明了脲酶驱动罐状马达在不同燃料浓度下的驱动机理,其在低燃料浓度条件下由离子型扩散泳驱动,在高燃料浓度条件下由微气泡驱动。基于制备的脲酶驱动罐状马达的燃料浓度响应性运动行为,演示了其通过感应燃料浓度变化自适应地改变其“趋化性”方向的仿生行为。本工作提高了脲酶驱动微纳米马达的驱动力,阐明了脲酶驱动罐状马达的驱动机理,为进一步提高脲酶驱动微纳米马达的驱动力提供了理论依据。同时,为制备能够在复杂的体内环境中通过感应化学信号自适应地寻找靶向目标的智能微纳米马达提供了思路,加速了生物酶驱动微纳米马达在生物医药领域的实际应用。